equipado con circuito crowbar

Una fuente de alimentación o circuito con protección de cortocircuito (crowbar) contiene un circuito de cortocircuito: un dispositivo de protección que pone en cortocircuito la salida a tierra en el instante en que el voltaje excede un umbral seguro. El nombre es apropiado. Cuando un regulador falla o una carga inductiva causa un pico de voltaje, el circuito de cortocircuito se activa (típicamente a través de un tiristor o rectificador controlado por silicio), sujetando la fuente a casi cero voltios. Es un acto destructivo y de sacrificio, destinado a "matar" el circuito antes de que el pico de voltaje "mate" lo que alimenta.

Los circuitos de cortocircuito son más comunes en fuentes de alimentación industriales que alimentan cargas sensibles: controladores lógicos programables, sistemas de adquisición de datos analógicos o controladores de motor distribuidos. Funcionan monitoreando el voltaje de salida con un comparador. Cuando ese voltaje se desvía por encima de un punto de disparo preestablecido, generalmente del 5 al 10 por ciento por encima del nominal, el comparador activa un controlador de puerta que dispara el elemento de cortocircuito (típicamente un tiristor clasificado para la corriente de falla). El cortocircuito se mantiene hasta que un fusible o una resistencia limitadora de corriente en serie se funde, o hasta que se abre un disyuntor aguas arriba.

Modos de falla y límites

Los diseños con protección de cortocircuito asumen que el cortocircuito se activará una vez cada décadas de servicio, si es que lo hace. El tiristor mismo debe sobrevivir a la corriente de sobretensión durante sus primeros milisegundos de conducción; clasificaciones de sobretensión inadecuadas conducen a la ruptura del óxido de la puerta o a la fusión de la unión. El fusible o el limitador de corriente en serie deben fundirse antes de que la temperatura de la unión del tiristor exceda el máximo absoluto, típicamente de 150 a 175 grados Celsius. Si el cortocircuito se activa repetidamente, indica una falla más profunda en la regulación o en el propio circuito de carga; los disparos molestos repetidos son una señal para investigar la causa raíz, no para elevar el umbral.

Un inconveniente es la inductancia parasitaria en la trayectoria del circuito de cortocircuito. Si la traza o el cable desde la salida hasta el cátodo del tiristor tiene una inductancia significativa, el pico de voltaje puede propagarse más allá del tiristor antes de que pueda conducir, reduciendo el margen de protección. Un buen diseño de cortocircuito enruta el tiristor lo más cerca posible de los condensadores de salida y utiliza trazas de PCB o barras colectoras anchas y cortas. Otro error común es establecer el umbral de disparo demasiado cerca de la banda de regulación de carga normal, lo que hace que el cortocircuito se active en transitorios que un circuito de sujeción más lento y suave podría manejar sin un apagado molesto.

La protección de cortocircuito es rudimentaria pero confiable por su costo y simplicidad. No ofrece ajuste ni respuesta suave; es una válvula de seguridad de encendido y apagado, no un regulador lineal. Por esa razón, se encuentra junto a otros esquemas de protección de límite duro como los diodos Zener y los diodos de supresión de transitorios, y a menudo se usa junto con ellos. Las fuentes de alimentación conmutadas modernas a menudo combinan un cortocircuito con circuitos activos de sujeción de voltaje que se activan antes de que el cortocircuito se dispare, reduciendo el desgaste del fusible y el daño colateral cuando ocurre un transitorio.